Agrupación de Carriles y Análisis de Volúmenes de Demanda

2.5.5.1 Diseño de las Fases

El diseño de las fases depende principalmente del número de aproximaciones de la intersección y de los giros izquierdos, debido a que éstos son los que más complican el diseño. Como regla general, se deben utilizar el mínimo número posible de fases que permitan un correcto funcionamiento de la intersección.

El diseño más simple y común que existe es el de dos fases. En el cuál en la primera se permite que el tráfico en el sentido por ejemplo: Norte-Sur y Sur-Norte prosigan y que los flujos en las direcciones Este-Oeste y Oeste-Este se detengan. Y los giros izquierdos son de tipo permitido, sin tener asignada una fase exclusiva, sino que los vehículos deben aguardar una brecha adecuada para poder cruzar. Y de igual manera ocurre en la segunda fase. Este es el diseño más simple de un semáforo con dos fases con giros izquierdos permitidos.

FIGURA No. 6: Esquema de un Semáforo con Dos Fases.

Cuando los volúmenes de trafico sean mayores y se precisa incorporar una fase de giro izquierdo, entonces se tendría un diseño con tres fases, en la cual en una primera instancia se permite todos los giros izquierdos de la intersección en el sentido Norte- Sur y Sur-Norte, mientras los otros se encuentran detenidos.

En una segunda fase se permiten los flujos Norte-Sur y Sur-Norte, y el resto quedan detenidos, al igual que los giros izquierdos ya que ellos tienen una fase propia. Finalmente en la tercera fase, se permite los giros Este-Oeste y Oeste-Este y los demás quedan detenidos.

FIGURA No. 7: Esquema de un Semáforo con Tres Fases.

FUENTE: El Autor.

2.5.5.1.1 Fase de giro a la izquierda (protegido)

Para colocar fases de giro izquierdo protegido, que consiste en dar una fase de verde para que los vehículos realicen el giro hacia la izquierda, se deben tener en consideración ciertas reglas tales como:

1. Solo debería realizarse si se cuenta con un carril exclusivo o una bahía de giro izquierdo, caso contrario no se debería realizar este giro. Si esto sucediera sin

una bahía exclusiva, lo que sucede es que la capacidad del carril se reduciría a la mitad.

2. La demanda de vehículos debe ser mayor a 240 veh./h. realizando ese giro. 3. Existen otras condiciones que se deben tener en consideración como son: El

producto de la demanda de viraje a la izquierda y el flujo opuesto en una hora es mas de:

 50.000 para un carril opuesto.

 90.000 para dos carriles opuestos.

 110.000 para tres o más.

Adicionalmente se pueden implementar otras estrategias como es el viraje adelantado o el viraje retrasado.

2.5.5.1.2 Prohibición giros a la izquierda

Siempre pude darse la condición contraria, esto es la prohibición de giros. Dado que es el que genera el mayor número de problemas debido a que se crea una fase adicional, lo cual conlleva a tener un mayor tiempo de ciclo lo que significa mayores demoras para los usuarios. Se puede prohibir en algunos casos a menos que:

No exista ninguna otra alternativa, y los vehículos necesariamente deben realizarlo en este lugar y se traslade el problema, debido a que al prohibir este tipo de giro en una intersección los vehículos tengan que realizarlo en la siguiente o en otra más adelante, en la cual el problema es exactamente el mismo.

Tampoco se debería realizar, si la ruta alternativa se basa en virajes a la derecha (ruta más larga), puede pasar dos veces por la misma intersección. En este caso no se debería restringir el giro.

Cuando se analiza una intersección el parámetro que más interesa son las demoras, por lo tanto si al restringir este giro se están reduciendo las demoras de la intersección, debería implementarse, y por otro lado si al restringir este giro se está produciendo un mayor recorrido de los vehículos y por ende una mayor demora, entonces no debería implementarse esta solución.

FIGURA No. 8: Combinaciones Típicas de Fases.

En general lo que se debería hacer es realizar un análisis completo de toda la zona, para de esta manera poder analizar de mejor manera las demoras en las intersecciones. Por lo que los análisis especialmente en zonas urbanas, no debe limitarse a algo puntual ya que este es uno de los errores que se suelen cometer. Se deben determinar las áreas de influencia, y en base de esto realizar un análisis global, que se realizaría por medio de un estudio de gerenciamiento de tráfico.

En la figura anterior se muestra básicamente los tipos más comunes de fases, pudiendo variar o alternarse dependiendo del número de aproximaciones y de la combinación con giros exclusivos como se da en el caso de sistemas de transporte público.

2.5.5.2 Establecimiento de Grupos de Carriles

Para determinar un grupo de carriles la metodología considera aproximaciones y grupos de de carriles individuales en las mismas. Para esto se debe suponer la geometría de la intersección y la distribución de los movimientos. Determinando el menor número de carriles que describa la real operación de la intersección. Por lo tanto un grupo de carriles constituyen todos los carriles de un acceso que cargan un conjunto de flujos vehiculares. Se deben establecer grupos de carriles apropiados. Existen ciertas reglas para determinar los grupos de carriles:

Si se tiene movimientos exclusivos como cuando se dispone de una bahía para giros a la izquierda o derecha, éstos se consideran como un solo grupo.

Si se disponen de carriles con igual grado de utilización, se consideran carriles compartidos, los mismos que constituirían un grupo. Un grupo de vehículos se caracteriza por su dirección, uso de carriles y provisión de derecho de paso.

Para el análisis es necesario establecer grupos de carriles apropiados. Deberán establecerse grupos separados, cuando se disponga de bahías exclusivas de vuelta a la izquierda y a la derecha; los demás carriles directos se consideran en un grupo simple de carriles.

Cuando se tenga carriles de vuelta a la izquierda compartidos, se deberá evaluar la operación en el carril compartido para determinar si efectivamente funciona como carril exclusivo de vuelta a la izquierda, debido a la presencia de altos volúmenes de vuelta a la izquierda. Para un acceso, cuando el flujo de vuelta a la izquierda en el carril de la extrema izquierda es menor que el flujo promedio en los demás carriles, se supone que los vehículos directos comparten el carril izquierdo y todo el acceso puede suponerse en un grupo de carriles simple.

Cuando existan carriles subutilizados o carriles de giro de facto, también se vuelven un solo grupo, cuando le mayor número de los vehículos realiza uno de los giros

En caso de ser mayor, el carril exterior debe designar como un carril exclusivo de vuelta a la izquierda en un grupo de carriles separados. Matemáticamente esto se expresa así:

V

I

<

ECUACIÓN No. 5: Volumen Actual de Vuelta a la Izquierda Menor.

V

I

ECUACIÓN No. 6: Volumen Actual de Vuelta a la Izquierda Mayor o Igual. Donde:

 VI = volumen actual de vuelta a la izquierda (veh./h).

 Va = volumen actual en el acceso (veh./h).

 N = número de carriles del acceso.

Si se cumple la desigualdad de la Ecuación No. 5, el carril extremo izquierdo es un carril compartido y se usa un solo grupo de carriles para todo el acceso. Si por el contrario, no cumple la desigualdad de la Ecuación No. 6, el carril extremo izquierdo actúa como un carril exclusivo de vuelta a la izquierda y; por lo tanto, deberá establecerse como un grupo esperado de carriles.

En cuanto a la asignación de volúmenes a grupos de carriles, se sabe que cuando dos o más carriles sirven a un mismo movimiento vehicular, los volúmenes no se distribuyen de manera igual entre los carriles. Por lo tanto, un carril carga un volumen de transito mayor que los demás.

FIGURA No. 9: Combinaciones típicas para realizar análisis de grupos de carriles.

FUENTE: TBR. HCM 2000.

2.5.5.3 Características de los Volúmenes de Tránsito.

Los volúmenes de tránsito siempre deben ser considerados como dinámicos, por lo que solamente son precisos para el periodo de duración de los aforos, sin embargo, debido a que sus variaciones son rítmicas y repetitivas, es importante tener un conocimiento de sus características para así programar aforos, relacionar volúmenes en un tiempo y lugar con volúmenes de otro tiempo y lugar, y proveer con la debida

anticipación de las fuerzas dedicadas al control del tránsito y labor preventiva, así como las de conservación.

Por lo tanto, es fundamental, en la planeación y operación de la circulación vehicular, conocer las variaciones periódicas de los volúmenes dentro de las horas de máxima demanda, en las horas del día, en los días de la semana y en los meses del año. Aún más, también es importante conocer las variaciones de los volúmenes de tránsito en función de carriles, su distribución direccional y su composición.

2.5.5.3.1 Distribución y composición del volumen de tránsito.

La distribución de los volúmenes de tránsito por carril debe ser considerada, tanto en el proyecto como en la operación de calles y carreteras. Tratándose de tres o más carriles de operación en un sentido, el flujo se asemeja a una corriente hidráulica. Así, al medir los volúmenes de tránsito por carril, en zona urbana, la mayor velocidad y capacidad, generalmente se logra en el carril del medio; las fricciones laterales, como paradas de autobuses y taxis y las vueltas a izquierda y derecha causan un flujo más lento en los carriles extremos, llevando el menor volumen en el carril cercano a la vereda.

En cuanto a la distribución direccional, en las calles que comunican el centro de la ciudad con la periferia de la misma, el fenómeno común que se presenta en el tránsito es de volúmenes máximos hacia el centro en la mañana y hacia la periferia en las tardes y en las noches.

En los estudios de volúmenes de tránsito es útil conocer la composición y variación de los distintos tipos de vehículos. La composición vehicular se mide en términos de porcentajes sobre el volumen total. Por ejemplo, porcentaje de automóviles, de buses y de camiones.

2.5.5.3.2 Variación horaria del volumen de transito

Las variaciones de los volúmenes de tránsito a lo largo de las horas del día, dependen del tipo de ruta, según las actividades que prevalezcan en ella, puesto que hay rutas de tipo turístico, agrícola, comercial, etc.

2.5.5.3.3 Variación diaria del volumen de transito

Para carreteras principales de lunes a viernes los volúmenes son muy estables; los máximos, generalmente se registran durante el fin de semana, ya sea sábado o el domingo, debido a que durante estos días por estas carreteras circula una alta demanda de usuarios de tipo turísticos y recreacional. En las carreteras secundarias de tipo agrícola, los máximos volúmenes se presentan entre semana. En las calles de la ciudad, la variación de los volúmenes de transito diario no es muy pronunciada entre semana, esto es, están más o menos distribuidos en los días laborales, sin embargo, los más altos volúmenes ocurren el viernes. También vale la pena mencionar, con referencia a la variación diaria de los volúmenes de transito tanto a nivel urbano como rural, que se presentan máximos en aquellos días de eventos especiales como semana santa, Navidad, fin de año, competencias deportivas nacionales e internacionales, etc.

2.5.5.3.4 Variación mensual del volumen de transito

Hay meses que las calles y carreteras llevan mayores volúmenes que otros, presentando variaciones notables. Los más altos volúmenes de tránsito se registran en vacaciones escolares y fin de año por las fiestas y vacaciones navideñas. Por esta razón los volúmenes de tránsito promedio diario que caracterizan cada mes son diferentes, dependiendo también, en cierta madera, de la categoría y del tipo de servicio que presten las calles y carreteras. Sin embargo el patrón de variación de cualquier vialidad, no cambia grandemente de año en año, a menos que ocurran cambios importantes en su diseño.

2.5.5.4 Factor de Hora de Máxima Demanda FHMD:

Es el máximo volumen horario que ocurre en un punto o sección de un carril o de una calzada durante 60 minutos consecutivos. Es el representativo de los periodos de máxima demanda que se pueden presentar durante un día en particular.

En zonas urbanas la variación de los volúmenes de transito dentro de una misma hora de máxima demanda, para una calle o intersección específica, puede llegar a ser repetitiva y consistente durante varios días de la semana. Sin embargo, puede ser bastante diferente en un tipo de calle o intersección a otro, para el mismo periodo máximo.

Un volumen horario de máxima demanda, a menos que tenga una distribución uniforme, no necesariamente significa que el flujo sea constante, durante toda la hora. Esto significa que existen periodos cortos dentro de la hora con tasas de flujo muchos

mayores a la de la hora misma. Para la hora de máxima demanda, VHMD, y el flujo máximo, q(max), que se presenta durante un periodo dado dentro de dicha hora. Matemáticamente se expresa como:

FHMD = VHMD / N*q(max)

ECUACIÓN No. 7: Variación del Volumen de Tránsito en la Hora de Máxima Demanda. Donde:

 N=número de periodos durante la hora de máxima demanda.

Los periodos dentro de la hora de máxima demanda pueden ser de 5, 10 o 15 minutos, utilizando este último con mayor frecuencia, en cuyo caso el factor de la hora de máxima demanda es:

FHMD = VHMD / 4*q(max15)

ECUACIÓN No. 8: Variación del Volumen de Tránsito en la Hora de Máxima Demanda. (Periodo de 15 Minutos).

Para el periodo de 5 minutos, el factor de la hora de máxima demanda es:

FHMD = VHMD / 12*q(max5)

ECUACIÓN No. 9: Variación del Volumen de Tránsito en la Hora de Máxima Demanda. (Periodo de 5 Minutos).

El factor de la hora de máxima demanda es un indicador de las características del flujo de tránsito en periodos máximos. Indica la forma como están distribuidos los flujos máximos dentro de la hora.

2.5.5.4.1 Metodología

Obtener los volúmenes de flujo dentro de la hora de máxima demanda, separados en intervalos

(horas: minutos)

de 15 minutos cada uno

q

15(i).

Obtener las tasas de flujo para cada periodo q (i)=q1, q2, q3, q4 mediante la siguiente

expresión:

q = N/T

ECUACIÓN No. 10: Tasas de Flujo para Cada Periodo. Donde:

 N: Volumen de tráfico cada 15 minutos.

 T: Tiempo en horas, para ello se debe multiplicar por 60 (1 hora=60minutos).

El Volumen Horario (Q) se calcula mediante:

Q = Q

15(1)

+ Q

15(2)

+ Q

15(3)

+ Q

15(4)

ECUACIÓN No. 11: Volumen Horario.

Este volumen horario referido a un período de 15 minutos (0,25 horas) es: Q15,

Q15 = Q / 15

ECUACIÓN No. 12: Volumen Horario Periodo 15 Minutos. Donde

 Q: Volumen Horario.

 15: periodo de 15 minutos..

Para una mejor interpretación, se debe realizar una representación grafica de los resultados. La siguiente figura muestra los diferentes volúmenes, al igual que el volumen horario, referidos a períodos de 15 minutos:

FIGURA No. 10: Factor de hora de máxima demanda, referidos a períodos de 15 minutos.

FUENTE: El Autor.

La tasa de flujo máximo corresponde al tercero y cuarto período. Por lo tanto:

q

máx

= q

4,q3 >

Q

ECUACIÓN No. 13: Tasa de Flujo Máximo – Tercer y Cuarto Periodo.

462 384 514 578 484.5 0 100 200 300 400 500 600 700 V OLU M EN. V e h ícu los /1 5 m in .

INTERVALO DE TIEMPO 15 min. (Qi)

FACTOR DE HORA DE MAXIMA DEMANDA

Qi (15min) Q prom.

Posibles Problemas de

2.5.5.4.2 Factor de hora pico (PHF)

Según el HCM, existen variaciones del tráfico dentro de la misma hora en la que se está diseñando, es decir existe un pico interno, que es realmente para el cual se debe diseñar, sin embargo por facilidad, se determinan en volúmenes por hora.

Sin embargo la forma de determinar el factor de hora pico es igual al volumen horario sobre cuatro veces el volumen máximo en el periodo de quince minutos. Este valor siempre es menor a uno.

Si no se disponen de este nivel de detalle en el conteo, el HCM en el capítulo diez recomienda valores de PHF que pueden ser utilizados según el tipo de vías si esta en zona urbana, rural, etc.

PHF = (V horario) / (4*Vmax15) ECUACIÓN No. 14: Factor Hora Pico.

In document Propuesta metodológica para evaluar intersecciones semafóricas (página 63-77)